Microsoft SQL Server 查詢處理器的內部機制與結構

摘要：本文介紹了在客戶機上處理 Microsoft SQL Server 查詢的方式，各種客戶機與 SQL Server 的互動方式，以及 SQL Server 在處理客戶機程式的請求時需要完成的工作。

簡介

Microsoft(R) SQL Server(TM) 內部機制和結構是一個非常大的主題，因此本文僅限於程式開發人員感興趣的問題，集中研究其他源中沒有徹底討論的問題。在討論 SQL Server 的結構時，我們主要觀察客戶機的處理過程，研究不同的客戶機程式與 SQL Server 的互動方式，以及 SQL Server 如何處理客戶機的請求。還有一些討論 SQL Server 其他方面的資訊源，特別是 Microsoft Press 出版的 Inside SQL Server 7.0，作者是 Ron Soukup 和 Kalen Delaney，這本書非常詳細地討論了 SQL Server 儲存引擎的內部機制和處理方法，不過對查詢處理器的討論不夠深入。本文正填補了這個空白。

我們期望本文有助於讀者編寫出更好的應用程式。通過本文，讀者會在提高程式效能方面得到新的啟發，產生新的理解。

SQL Server 是一種客戶機/伺服器系統

多年來，SQL Server 一直被認為是一種客戶機/伺服器系統。事實上，Sybase DataServer（以此為基礎開發了原始的 SQL Server）正是第一個作為客戶機/伺服器系統開發的商用關聯式資料庫系統。那這又說明了什麼呢？這不只意味著 SQL Server 是一個雙層系統。從傳統上看，雙層系統意味著客戶機應用程式運行在一台機器上，向另一台電腦上的伺服器發送請求。而對於 SQL Server，客戶機/伺服器意味著 SQL Server 的組成部分，即客戶機 API 部分，駐留在處理結構中的遠端，與伺服器組件本身是分開的。

在典型的雙層模型中，客戶機程式部分駐留在台式機上，具有大量客戶機應用程式邏輯和商務邏輯，並且會直接向資料庫系統發出請求。然後，客戶機得到伺服器響應這些請求所返回的資料。

三層系統也採用了同樣的模型。多年以來，SQL Server 一直用在交易處理監視系統中，例如 BEA 的 Tuxedo 以及 Compaq 的 ACMSxp，這些系統早在二、三十年前就採用了典型的三層模型。三層模型在今Apsara Infrastructure Management Framework於 Web 的應用系統中佔據了支配地位，這類系統以 Microsoft 的 MTS 以及新的 COM+ 1.0 為代表。從 SQL Server 的角度看，三層解決方案中的客戶機程式是放在中介層的。中介層直接與資料庫互動。實際的案頭，或瘦客戶機(Thin Client)，使用其他機制並通常直接與中介層互動，而不是直接與資料庫系統互動。圖 1 描述了這種結構。

圖 1. 三層系統模型

客戶機結構

從結構的角度看，SQL Server 關係伺服器組件本身並不真正關心客戶機程式啟動並執行位置。事實上，就 SQL Server 而言，即使在運行 SQL Server 的同一台機器上運行應用程式，仍然還是客戶機/伺服器模型。伺服器運行一個單獨的多線程進程，為來自客戶機的請求提供服務，不管客戶機的位置在哪裡。客戶機程式碼本身是單獨的運行在客戶機應用程式內部的 DLL，與 SQL Server 的實際介面是在客戶機和伺服器之間對話的“表格式資料流”(Tabular Data Stream, TDS) 協議。

一個常見的問題是“什麼是 SQL Server 的本機介面呢？”很長時間以來，很多開發人員一直都不願意使用 ODBC 這樣的介面，因為他們認為由 Sybase 開發的客戶機 API，也就是 DB-Library，是 SQL Server 的本機介面。實際上，SQL Server 關係伺服器本身並沒有本機 API，它的介面就是在客戶機和伺服器之間的通訊流協議 TDS。TDS 把客戶機發送給伺服器的 SQL 陳述式封裝起來，也把伺服器返回給客戶機的處理結果封裝起來。任何直接處理 TDS 的 API 都是 SQL Server 的本機介面。